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一个结构工程师眼中的建筑工业化

2014年05月30日

打印专业人士:王晓锋   来源:《施工技术资讯》2014年5月刊之《特别策划》

从行业可持续发展的角度出发,将新型(现代)建筑工业化、住宅产业化作为发展目标的出发点是好的,但这些“大事儿”涉及的领域与方向很多,不是装配式混凝土结构所能承载。


我国装配式混凝土结构行业发展的主要问题

1、技术体系仍不完备

目前行业发展热点主要集中在装配式混凝土剪力墙住宅,框架结构及其他房屋类型的装配式结构发展并不均衡,无法支撑整个预制混凝土行业的健康发展。

     

装配式剪力墙住宅发展为主流,主要原因是其动力源于房地产开发,并受到我国住宅多采用剪力墙结构的习惯影响,根源还在于按“现浇改预制”的思路。目前国内装配式剪力墙住宅大多采用底部竖向钢筋套筒灌浆或浆锚搭接连接,边缘构件现浇的技术方案,此技术方案在其他国家基本没有使用。图1方案的优点在于传力方式、受力性能接近现浇剪力墙,便于设计与拆分,不足在于关键技术问题仍需明确、连接施工手工作业多、施工操作与质量控制难度大、无法充分发挥装配式结构优势等。在工程造价方面,也很难低于现浇剪力墙,根据《关于确认保障性住房实施住宅产业化增量成本的通知》(京建发[2013]138号),采用夹心墙板的剪力墙住宅成本增加400元/平方米左右。


墙体构件

墙体端部连接方式


2、基础研究缺乏

如装配式剪力墙体系中的钢筋竖向连接、夹心墙板连接件两个核心应用技术仍不完善。作为主流的装配剪力墙竖向钢筋连接方式,套筒灌浆连接相当长一段时间内作为一种机械连接形式应用,但在接头受力机理与性能指标要求、施工控制、质量验收等方面对三种材料(钢筋、灌浆套筒、灌浆料)共同作用考虑并不周全。施工及验收仅能参照行业标准《钢筋机械连接技术规程》JGJ107,在行业标准《钢筋连接用灌浆套筒》JG/T 398-2012、《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408-2013完成编制后,针对其特性编制的行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》预计2014年底才会正式颁布实施。而对钢筋浆锚搭接连接方式,其实际搭接长度普遍小于《混凝土结构设计规范》GB 50010中关于钢筋100%搭接的具体规定,虽然《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014对浆锚搭接适用范围略有加严,但其设计依据、构造要求、施工操作及验收要求在工程界并无统一认识。


夹心墙板连接件是保证“三明治”夹心保温墙板内外层共同受力的关键配件。在此领域,国外在研发与工程应用方面积累了几十年的经验与教训,连接件产品设计不仅要考虑单向抗拉力,还要承受夹心墙板在重力、风力、地震力、温度等作用下传来的复杂受力,且长期老化、热涨收缩等性能要求很高。


3、标准规范支撑不够

目前行业主要的工程技术标准如表1,由于缺乏基础性研究与足够的工程实践经验,标准中部分技术内容仍处于空白,亟需补充完善。笔者建议我国装配式结构需要补充完善的标准技术内容或标准规范项目主要如表2,无论是工程标准,还是产品标准,需要完善的内容还很多。



4、行业可持续发展基础不良

一个行业是否能够可持续发展,与行业内的企业是否有持续的盈利能力有关。装配式剪力墙结构本身的造价一定时期内不会低于现浇剪力墙,在不考虑政策补贴的情况下,此种技术是很难发展的。此外,采用先进的建造方式,需要更先进的行业管理机制、技术人员与操作者。设计同样也需要专业化。装配式结构需要设计人员投入更多的精力,需要建设方给予更多的时间与设计费。


5、鼓励政策尚不够完善

在各项政策中,面积或容积率奖励最为直接,各地基本为按装配式建筑面积奖励开发商3%的面积(不支付土地出让金或很少的费用)。虽然多省市均出台了政策,但目前3%奖励真正落地的只有北京。

       

政策不完善的另一个方面,是所有奖励均给予开发商,各地政策都与发展房地产、地方GDP密切相关,而对行业技术发展的培育却不够重视。

       

由第三产业(房地产)引导第二产业(建筑业)的技术进步与行业发展,从逻辑上有悖常理。鼓励政策应能吸引更多的企业进入装配式混凝土行业,而不仅仅是开发商、总包单位(多带有开发业务,或者为了承接其他工程而进入)。从另一个角度思考,只有鼓励政策撤退后行业还能持续发展,行业才是健康的。


建议与展望

1、发展前景看好

虽然前面谈到行业发展的种种技术问题,但笔者认为行业发展的前景还是光明的,主要原因就在于综合成本。从劳动力成本方面,劳动力价格增长后,现场必然会采用减少手工作业的施工方式,现在普遍采用的扣件钢管模板支架(脚手架)、手工绑扎钢筋都会减少,装配化施工也是必然。除了劳动力成本,城市作业场地狭小、环保要求高也会促进装配化建筑的应用。


世界上最高的装配式混凝土框架建筑    

台湾最高的装配式住宅建筑


2、技术体系多样

仅发展装配式剪力墙住宅,无法支撑整个行业的健康发展。仅从住宅角度来看,在考虑各地鼓励政策落实的情况下,钢结构住宅的优势也很明显,钢结构天然就是“装配化”的。大开间框架结构结合精装修任意分割布置,远胜剪力墙结构的呆板户型。

       

除住宅之外,在公共建筑、工业建筑、仓储建筑领域,装配式结构同样具有更广阔的发展空间。在这些建筑中,装配式结构更便于采用高强混凝土和预应力技术,方便实现大跨、重载的使用功能要求,与现浇结构施工相比可节省大量现场施工的模板及支架费用。


应用双T板的装配式车库


3、行业管理进一步完善

发展装配式结构,行业管理同样与之相适应。从现有的行业管理来看,混凝土结构设计、施工完全是按照现浇施工来管理,在上世纪预制行业萎缩后,行业主管部门对预制构件生产企业的管理也逐渐减弱,行业管理甚至不如预拌混凝土、钢结构行业完善。预制构件生产企业、安装企业资质管理、行业质量管理均相对缺失,在政府部门管理减弱的情况下,相关行业协会可在今后的工作中积极组织,弥补这部分缺失。

       

发展装配式结构的另一个有效措施是真正落实设计施工一体化,即由施工总包单位根据建筑方案完成施工图。设计施工一体化是国际上普遍实行的工程承包方式,有利于从综合成本节约的角度采用装配方式建造。


4、参与企业要思考

对于整个装配式结构行业,参与的企业要保持足够的冷静,要考虑如何能保证自己的收益与发展。如果无法从房地产、总承包等方面得到收益,在目前的情况下是否值得进入这个行业,都是值得思考的问题。

       

技术与质量是企业发展的基础,无论是生产技术还是应用技术,都是参与企业必须重视的问题,并依靠技术与管理确保产品、结构的质量与安全。

     

目前看,装配式结构发展最大的动力来自于政策支持,同时最大的风险也是政策。业内企业应该了解市场,了解形势,既能做到在涨水时畅游,也能在退潮后自由行走。

       

以上是笔者从结构专业从业者角度提出的个人看法,其中负面观点居多且很多可能都是片面的,部分认识也许早已落后于行业的发展,在此仅供各位同仁参考,欢迎给予批评、指正。笔者一直从事装配式结构领域研究与标准工作,真心希望在大家共同的努力下,装配式行业的明天会更好。


本文作者:王晓峰,工学博士,副研究员,中国建筑科学研究院标准规范处副处长。主要从事工程建设领域的科研、标准编制及相关管理工作;主持多项国家级科研项目,主编、参编多项标准规范。



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